烧结温度对放电等离子烧结Nb/Nb5Si3复合材料显微结构的影响

采用放电等离子烧结技术,分别在1500、1600、1680℃下对Nb-20Si试样进行烧结,研究了烧结温度对Nb/Nb<,5>Si<,3>复合材料显微结构的影响.结果表明,烧结温度高于1500℃时,烧结试样由Nb和Nb<,5>Si<,3>两相组成;随烧结温度的升高,烧结试样中Nb颗粒尺寸减小,试样致密度逐渐增大;烧结温度为1680℃时,显微组织中出现大量Nb+Nb<,5>Si<,3>共晶组织.     

Al对CNTs增强Nb/Nb5Si3复合材料组织和性能的影响

以Nb、Si、CNTs和Al粉末为原料,采用放电等离子烧结法(SPS)原位合成了Nb-20Si-2 mass%CNTs-xAl(x=0、1、2、3、4 mass%)复合材料。利用扫描电镜(SEM)、电子探针微区分析(EPMA)和X射线衍射(XRD)等对复合材料的组织结构进行了分析,研究了Al对CNTs增强Nb/Nb5Si3复合材料的组织和性能的影响。结果表明:Al能部分固溶于Nb5Si3和Nbss相中,多余的Al会与Nb反应生成AlNb3相,较均匀地分布中Nb5Si3相中,并大部分聚集在Nb/Nb5Si3的界面处。Al元素的加入能明显改善Nb/Nb5Si3复合材料的断裂韧性,随着Al含量的增加,复合材料的断裂韧性先升高后降低,其中Al含量为2 mass%时达到最大值,即6.94 MPa·m^1/2,相对于未加时提高了约56.9%。同时Al元素还能有效降低Nb/Nb5Si3复合材料高温氧化速度,提高高温抗氧化性能,而Al元素的加入量越高,其高温抗氧化性能越好。     

烧结温度对SPS Nb/Nb5Si3原位复合材料组织结构的影响

以Nb、Si粉末为原料,采用放电等离子烧结（SPS）技术,原位合成Nb／NbsSi,复合材料,研究了烧结温度对材料组织结构的影响。结果表明,Nb／Nb5Si3复合材料的反应SPS烧结存在一个临界烧结温度Tc=1400℃;当烧结温度低于Tc时,合成的材料致密性较低,且存在Nb3Si中间相;当烧结温度高于Tc时,可获得所需的Nb／Nb5Si3复合材料,而且随着烧结温度的提高,Nb颗粒尺寸变小,材料的致密性高达99．59％。     

Ti对SPS烧结Nb/Nb5Si3复合材料组织和性能的影响

以Nb、Si和Ti粉末为原料,采用放电等离子烧结(SPS)技术对Nb-20Si、Nb-20Si-5Ti、Nb-20Si-15Ti和Nb-20Si-24Ti材料进行原位合成。利用扫描电镜(SEM)、电子探针微区分析(EPMA)和X射线衍射(XRD)等手段对材料的组织结构进行分析,探讨Ti对复合材料组织和性能的影响规律。结果表明,Ti元素的加入使得复合材料中Nb5Si3相转变成(Nb,Ti)5Si3,随着Ti加入量的增加,组织中出现了单质的Ti相,当Ti含量达到24%时,组织中还会出现Nb3Si相;同时Ti的加入会降低复合材料的硬度,提高其高温抗氧化性能。     

碳纳米管含量对TiAl基合金微观组织及室温力学性能的影响

首先采用超声波震荡和机械球磨的方法将碳纳米管(CNTs)粉末和Ti-48Al-2Cr-8Nb(原子分数,%)预合金粉末制备成混合粉末,随后通过放电等离子烧结技术(SPS)制备了CNTs/Ti-48Al-2Cr-8Nb复合材料,研究了CNTs含量对复合材料的相组成、微观组织和室温力学性能的影响。结果表明:随着CNTs含量的增加,反应生成的TiC和Ti₂AlC碳化物的含量会增加,而TiC、Ti₂AlC相可以细化晶粒尺寸,起到细晶强化作用,同时TiC、Ti₂AlC相作为硬质陶瓷相也可以起到强化作用;当CNTs含量为0.4%时,复合材料的平均晶粒尺寸由60μm细化到32μm,密度、硬度和抗弯强度分别为4.294 g/cm³、377 HV20和879 MPa,断裂模式主要为穿晶断裂;当CNTs含量较多时,由于CNTs分散不均匀,反应生成的碳化物会发生团聚现象,造成复合材料会产生凹坑、裂纹等缺陷,降低其室温力学性能。     

W和W-Mo对等离子烧结Nb/Nb5Si3复合材料显微组织的影响

利用等离子烧结(SPS)技术,对Nb-20Si,Nb-20Si-10W和Nb-20Si-10W-10Mo试样进行了烧结,主要研究了W和W-Mo对Nb/Nb5Si3复合材料显微组织的影响.利用扫描电镜(SEM)观察显微组织,X射线衍射仪(XRD)分析相组成,电子探针微观分析(EPMA)进行成分分析.结果表明:烧结样品相对密度达到99.59%;W可以很好地固溶在Nb/Nb5Si3复合材料中,且显微组织没有变化;W-Mo固溶后显微组织有明显变化,出现了单质Nb相,W和Mo复合固溶的Nb相固溶体,并且有部分Nb固溶在W相中,在Nb5Si3相中没有发现固溶现象.     

SPS合成碳纳米管增强Nb/Nb_5Si_3复合材料的组织和性能

采用放电等离子烧结法(SPS)原位合成了多壁碳纳米管(CNTS)增强Nb/Nb_5Si_3复合材料,研究了不同含量的碳纳米管对Nb/Nb_5Si_3复合材料的组织和性能的影响。研究表明:Nb/Nb5Si3复合材料的相组成主要为Nb、α-Nb_5Si_3和γ-Nb5_Si_3,当CNTS加入量达到2%(质量分数)时开始出现了新相Nb_4C_3。复合材料的力学性能(抗压缩强度、断裂韧性)随着碳纳米管含量的增加而增加,加入2%CNTs时达到最大值,抗压缩强度和断裂韧性提高幅度分别达到56%、31%;随后加入3%CNTs时,抗压缩强度和断裂韧性都有所降低。复合材料断口的扫描电镜照片表明,复合材料的断裂模式主要为脆性解理断裂并有部分沿晶断裂,复合材料的增韧化作用主要是由于碳纳米管的拔出效应和桥联机制。     

放电等离子烧结原位合成MoSi_2-Mo_5Si_3复合材料的组织与性能北大核心CSCD

以Mo,Si粉为原料,采用放电等离子烧结(SPS)原位制备MoSi_2-Mo_5Si_3复合材料,研究不同烧结工艺下材料的微观组织和室温力学性能,并探讨Mo_5Si_3含量对复合材料力学性能、高温氧化和高温摩擦磨损性能的影响。结果表明:在1200℃温度以上SPS能够合成MoSi_2-Mo_5Si_3复合材料。随着烧结温度的升高,复合材料的致密化效果明显加强,但其硬度、抗弯强度和断裂韧性都呈现先升高再降低的趋势;随着烧结压力的提高,复合材料的致密度、硬度和抗弯强度增加,断裂韧性先提高后保持不变;保温时间由3 min增加到9 min时,复合材料的力学性能先提高然后基本保持不变。Mo_5Si_3含量为25%时,MoSi_2-Mo_5Si_3复合材料的力学性能最佳,其相对密度为98.72%,硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为11.27 GPa、331 MPa和5.33 MPa·m^(1/2)。随着Mo_5Si_3含量增加,MoSi_2-Mo_5Si_3复合材料在1200℃的高温抗氧化性能和1000℃的高温耐磨性能都逐渐降低。     

放电等离子烧结原位合成MoSi_2-Mo_5Si_3复合材料的组织与性能

以Mo,Si粉为原料,采用放电等离子烧结(SPS)原位制备MoSi_2-Mo_5Si_3复合材料,研究不同烧结工艺下材料的微观组织和室温力学性能,并探讨Mo_5Si_3含量对复合材料力学性能、高温氧化和高温摩擦磨损性能的影响。结果表明:在1200℃温度以上SPS能够合成MoSi_2-Mo_5Si_3复合材料。随着烧结温度的升高,复合材料的致密化效果明显加强,但其硬度、抗弯强度和断裂韧性都呈现先升高再降低的趋势;随着烧结压力的提高,复合材料的致密度、硬度和抗弯强度增加,断裂韧性先提高后保持不变;保温时间由3 min增加到9 min时,复合材料的力学性能先提高然后基本保持不变。Mo_5Si_3含量为25%时,MoSi_2-Mo_5Si_3复合材料的力学性能最佳,其相对密度为98.72%,硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为11.27 GPa、331 MPa和5.33 MPa·m~(1/2)。随着Mo_5Si_3含量增加,MoSi_2-Mo_5Si_3复合材料在1200℃的高温抗氧化性能和1000℃的高温耐磨性能都逐渐降低。     

原位Nb／Nb5Si3复合材料的放电等离子烧结及结构形成机理

以Nb，Si粉为原料，采用放电等离子烧结（SPS）技术，原位合成了近理论密度的Nb／Nb5Si3复合材料。利用扫描电镜（SEM）、电子探针微区分析（EPMA）和X射线衍射（XRD）分析了材料的组织结构；通过对SPS过程中不同阶段试样的液淬分析，探讨了复合材料的结构形成机理。结果表明，制备的复合材料由Nb和原位合成的Nb5Si3两相组成，Nb以颗粒状均匀分布在Nb5Si3基体上；Nb5Si3是在Nb，Si颗粒的界面开始反应合成的，随着SPS过程的进行，界面反应不断发生，直至反应物中的Si粉完全转变为Nb5Si3。     

SPS熔铸制备Nb/Nb_5Si_3原位复合材料

利用SPS熔铸工艺成功制备了近理论密度的Nb/Nb5Si3原位复合材料,并用XRD、扫描电镜(SEM)、电子探针微区分析(EPMA)和电子能谱分析(EDS)研究复合材料的相组成和微观结构。结果表明,SPS熔铸的Nb/Nb5Si3复合材料组织由近球状的初生Nb颗粒与(Nb+Nb5Si3)共晶组织组成,且随着冷却速度增加,复合材料组织中的初生Nb颗粒和共晶组织变得细小。SPS熔铸工艺可同步实现Nb/Nb5Si3复合材料的原位合成与液态成形一体化,所制备Nb/Nb5Si3原位复合材料的密度达到理论密度的99.69%。     

Si粉对B4C放电等离子烧结性能和力学性能的影响

以Si粉为烧结助剂,采用放电等离子烧结工艺,在1600℃/50MPa下制备出了SiC/B4C陶瓷基复合材料。研究了Si添加量和保温时间对B4C基体SPS烧结性能和力学性能的影响。借助X射线衍射和扫描电镜分析了复合材料的物相组成和微观结构。结果表明:Si粉与B4C基体中的C发生反应,生成SiC相。Si粉的添加可以显著提高复合材料的烧结性能和力学性能。当Si添加量为20%时(质量分数,下同),复合材料的维氏硬度和抗弯强度分别可以达到43.46GPa和529.3MPa。致密度的提高以及断裂模式的转变是复合材料力学性能提高的主要原因。     

多相Nb硅化物的断裂韧度和高温力学性能

通过机械合金化和热压烧结制备了4种近理论密度的Nb-xSi-2Fe（x=3,6,10,16）原位复合材料。X射线衍射（XRD）分析表明：制备的复合材料均由铌固溶体（Nbss）相、Nb3S i相、Nb5S i3相和Nb4Fe3Si5相组成。各物相的平均晶粒尺寸为3μm,并且呈等轴状。Nb-Si-Fe复合材料随着S i含量的增加断裂韧度减小,Nb-Si-Fe室温断裂韧度大于11MPam1/2,Nbss相的塑性变形能够减小界面的应力集中延迟裂纹的形核从而改善这些复合材料的断裂韧度。Nb-Si-Fe复合材料在1 300℃时的抗拉强度随S i含量的增加而增加。复合材料在1 300℃时的抗拉强度为112~237 MPa,拉伸延伸率为54%~95%,室温断裂韧度大于11 MPam1/2。     

放电等离子烧结NdFeB的晶界结构与矫顽力

选取Nd11Dy2Gd2FebalAl4.0Nb0.8Zr0.8B6/Dy2O3磁粉采用放电等离子烧结技术制备各向异性磁体。微观组织和磁性能研究表明,烧结温度对磁体中晶界相的分布形态起决定作用。样品经870 ℃,12 min (40 MPa)放电等离子烧结及后续970 ℃, 2 h + 600 ℃, 1 h二级回火后,致密度达到7.39 g/cm3,剩磁达到1.08 T,矫顽力达到1181 kA·m-1。与同成分的传统烧结磁体相比较,放电等离子烧结磁体中晶界相分布不连续、晶界相中的稀土元素相对含量因烧损而显著下降以及晶界结构存在一定程度的不平衡等问题,都导致磁体的矫顽力较低。     

碳纳米管增强铜基复合材料的制备、力学性能及电导率

以CNTs、电解Cu粉、Cu(CH_3COO)_2·H_2O为原料,采用混酸处理、分子水平法结合行星球磨两步混合工艺制备含0.5%～2%(质量分数)CNTs的Cu基复合粉末,然后通过放电等离子烧结技术制备了Cu-CNTs复合材料,探讨了制备工艺及CNTs含量对Cu-CNTs复合材料的组织、电导率和力学性能的影响规律。结果表明:当CNTs含量小于1.0%时,采用两步混粉工艺制备的Cu-CNTs复合粉体均匀性、分散性良好,经烧结后可获得致密度高、CNTs分布均匀的Cu-CNTs复合材料;当CNTs含量大于1.0%时,复合材料的致密度及CNTs分布均匀性明显降低;随CNTs含量的提高,复合材料的强度先升高后降低,塑性和电导率趋于降低;相对高能球磨、分子水平法等单一混粉工艺而言,两步法制备的Cu-1.0%CNTs复合材料综合性能更优,其电导率为51.7 MS/m(89.1%IACS),维氏硬度为1130 MPa,抗拉强度为279 MPa,断后伸长率为9.8%。     

SPS烧结温度对Ti-45Al-8Nb合金组织及力学性能影响研究

本文以雾化法制备的Ti-45Al-8Nb (at.%) 预合金粉末为原料,采用放电等离子烧结工艺技术(SPS)制备了Ti-45Al-8Nb合金,研究了不同烧结温度对合金显微组织及力学性能的影响规律。实验结果表明,在烧结温度范围内(1250℃、1275℃、1300℃),合金均为全片层组织,并具有高抗压强度和压缩率。随着烧结温度的提高,合金中γ相含量升高,α₂相含量下降。1250℃放电等离子烧结时,合金中并未出现B2相,随着烧结温度的升高,合金中的B2相主要由晶界析出,并呈增多的趋势。分析表明,主要是由于放电等离子烧结过程中使得粉末间产生局部高温形成液相,其后的快速凝固导致高温β相来不及转变而形成的B2相残留。合金总体表现出随着烧结温度的升高,合金的强度和塑性性能下降的趋势。SPS烧结温度为1250℃时,抗压强度和压缩率最佳,分别为2084.20MPa和33.10%。合金SPS烧结温度为1250℃和1275℃时,断裂模式主要为沿片层断裂和穿片层断裂混合方式。SPS烧结温度为1300℃时,断裂则主要以沿片层断裂为主。     

球磨时间和热压温度对粉末冶金Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf-2Cr合金显微组织和室温力学性能的影响

采用粉末冶金法制备了Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf-2Cr合金,研究了粉末球磨时间（5、10、20 h）及热压烧结温度（1500、1600 ℃）对合金组织和室温力学性能的影响。结果表明：热压烧结后的合金由Nb基固溶体NbSS、Ti基固溶体TiSS和硅化物Nb5Si3三相组成。随着球磨时间的延长,Nb5Si3和TiSS的含量增加,而NbSS的含量减少。室温硬度随球磨时间延长和热压烧结温度的升高而提高,20 h/1600 ℃热压烧结合金硬度值最高,HV硬度达到11500 MPa。1500和1600 ℃热压烧结下合金的断裂韧性随着粉末球磨时间的延长均呈下降的趋势,5 h/1500 ℃热压烧结合金断裂韧性值最高,为10.14 MPa·m1/2。     

球磨时间和热压温度对粉末冶金Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf-2Cr合金显微组织和室温力学性能的影响

采用粉末冶金法制备了Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf-2Cr合金,研究了粉末球磨时间(5、10、20h)及热压烧结温度(1500、1600℃)对合金组织和室温力学性能的影响。结果表明:热压烧结后的合金由Nb基固溶体NbSS、Ti基固溶体TiSS和硅化物Nb5Si3三相组成。随着球磨时间的延长,Nb5Si3和TiSS的含量增加,而NbSS的含量减少。室温硬度随球磨时间延长和热压烧结温度的升高而提高,20h/1600℃热压烧结合金硬度值最高,HV硬度达到11500MPa。1500和1600℃热压烧结下合金的断裂韧性随着粉末球磨时间的延长均呈下降的趋势,5h/1500℃热压烧结合金断裂韧性值最高,为10.14MPa·m1/2。     

铌-硅基自生复合材料的新发展

铌 -硅基自生复合材料是一种颇具潜力的高温 (>115 0℃ )结构材料 ,它可用作先进的涡轮叶片材料。这些复合体包含由Nb固溶体增韧的Nb5Si3 ,Nb3 Si型硅化物 ,并含有高Cr、Ti、Hf、B和Al等合金元素。对复合材料的室温断裂韧性和高温蠕变强度有良好的作用 ,如加入Cr和B有利于产生稳定Laves相和铌硼硅化物T2 相等 ,从而提高抗氧化性能。铌和铌 -硅化物复合材料相平衡的基础是Nb -Si相图靠近富Nb一边有一共晶点(Nb3 Si和Nb)。由Si含量为 10 %～ 2 5 %(原子分数　下同 )的Nb -Si二元系制备Nb -Nb3 Si和Nb -Nb5Si3 复合材料。由二元亚…     

碳纤维增强Cu-Ti3SiC2复合材料的性能与烧结温度的关系

研究了在Cu-Ti3SiC2复合材料中添加2%体积含量碳纤维的致密度、电导率和硬度同烧结温度的关系。实验结果表明,加入碳纤维的Cu-Ti3SiC2复合材料较未加入碳纤维的Cu-Ti3SiC2复合材料的致密度和电导有少许下降,但布氏硬度有大幅度提高。随着烧结温度的上升,碳纤维增强Cu-Ti3SiC2复合材料的相对密度上升较快,在1000℃时达到99.21%。电阻率随烧结温度的上升而下降;布氏硬度随着烧结温度的上升而提高,但增幅较缓。